10月21日至23日，2020煤炭行業(yè)兩化深度融合推進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)將在陜煤集團(tuán)陜北礦業(yè)公司召開(kāi)。會(huì)議的地點(diǎn)在陜西省榆林市人民大廈。“在人民大廈一鍵遠(yuǎn)程啟動(dòng)，遠(yuǎn)在200多公里外的張家峁煤礦井下就可以開(kāi)始智能化采煤，從皮帶運(yùn)煤一直到地面的智能化裝車(chē)，產(chǎn)銷一條龍只需要40分鐘?！标儽钡V業(yè)公司主管智能化工作的副總經(jīng)理牛虎明介紹。

礦井實(shí)現(xiàn)100%機(jī)械化、自動(dòng)化

國(guó)家能源局編制的《我國(guó)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展總體思路、目標(biāo)方向、量化標(biāo)準(zhǔn)和重點(diǎn)舉措研究》提出，全國(guó)煤礦采煤機(jī)械化程度到2022年要達(dá)到87%，到2025年要達(dá)到90%，到2035年要達(dá)到95%；全國(guó)煤礦掘進(jìn)機(jī)械化程度到2022年要達(dá)到67%，到2025年要達(dá)到75%，到2035年要達(dá)到80%。

目前，陜北礦業(yè)公司管理的全部8對(duì)礦井，回采機(jī)械化率達(dá)到100%，掘進(jìn)機(jī)械化率達(dá)到100%，超過(guò)全國(guó)2035年要達(dá)到80%的目標(biāo)。

2018年以來(lái)，陜北礦業(yè)公司大力推進(jìn)生產(chǎn)輔助系統(tǒng)自動(dòng)化。截至目前，該公司已建成投運(yùn)9個(gè)集控中心，6對(duì)生產(chǎn)礦井的221個(gè)生產(chǎn)輔助子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程集中控制，井下72個(gè)變電所和8個(gè)主排水泵房均實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人值守、有人巡檢”，零散排水點(diǎn)全部為無(wú)人化自動(dòng)排水點(diǎn)，張家峁煤礦、紅柳林煤礦以及韓家灣煤礦實(shí)現(xiàn)了全生產(chǎn)鏈的一鍵遠(yuǎn)程啟停。

張家峁煤礦建立完善了“1+9”自動(dòng)化管控模式，即一總控（調(diào)度指揮中心）九分控（綜采、掘進(jìn)、機(jī)電、機(jī)運(yùn)、通風(fēng)、洗選、銷售、水暖電、安防分控）的系統(tǒng)控制，完善了采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、洗選、銷售、生活后勤服務(wù)全方位的自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制管控模式，對(duì)井下和地面的23個(gè)機(jī)房、硐室的操作崗位實(shí)行了遠(yuǎn)程控制。該礦實(shí)現(xiàn)了井下供電系統(tǒng)，供排水系統(tǒng)，皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，主扇、壓風(fēng)、地面洗選系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)，日用消防泵房，凈水車(chē)間的“無(wú)人值守、有人巡檢”。該礦的“1+9”總控—分控自動(dòng)化系統(tǒng)被中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)選為“煤炭企業(yè)兩化深度融合示范項(xiàng)目”。

截至目前，陜北礦業(yè)公司8對(duì)生產(chǎn)礦井的13個(gè)地面裝車(chē)系統(tǒng)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化集中控制。張家峁煤礦研發(fā)的西北地區(qū)第一套產(chǎn)品煤智能化遠(yuǎn)程裝車(chē)系統(tǒng)，綜合了PLC裝置、稱重系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了銷售視頻系統(tǒng)集中監(jiān)控。煤車(chē)司機(jī)通過(guò)IC卡將車(chē)輛信息、煤種信息、裝車(chē)點(diǎn)進(jìn)行綁定。遠(yuǎn)程裝車(chē)系統(tǒng)根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行裝車(chē)，自動(dòng)控制所需噸數(shù)，實(shí)現(xiàn)“一鍵”裝車(chē)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人操作，裝車(chē)時(shí)間由改造前的每車(chē)5分鐘縮減為目前的每車(chē)2分鐘。

構(gòu)建互聯(lián)互通的安全生產(chǎn)和服務(wù)體系

目前，陜北礦業(yè)公司已建成10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)機(jī)房，各礦井均形成安全監(jiān)測(cè)獨(dú)立專線、千兆無(wú)線通信環(huán)網(wǎng)和萬(wàn)兆工業(yè)以太網(wǎng)的三層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并將進(jìn)一步建設(shè)完成各礦區(qū)的5G專網(wǎng)。各礦井端至公司端之間采用100兆直連網(wǎng)絡(luò)組成城域網(wǎng)，滿足了各礦井和公司之間數(shù)據(jù)高速流轉(zhuǎn)的要求。

2019年，陜北礦業(yè)公司搭建至各礦井的“1+8”一體化區(qū)域協(xié)同管控云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)8對(duì)礦井的人、機(jī)、物的跨設(shè)備、跨系統(tǒng)、跨地域的互聯(lián)互通，構(gòu)建了互聯(lián)互通的安全生產(chǎn)和服務(wù)體系，樹(shù)立了公司端—礦井端的混合云架構(gòu)示范標(biāo)桿。

同年，陜北礦業(yè)公司協(xié)同北京龍軟科技公司搭建了全公司范圍的主要業(yè)務(wù)集成、重要數(shù)據(jù)共享、智能分析管控一體化的安全生產(chǎn)信息共享平臺(tái)。該平臺(tái)以礦井地質(zhì)“一張圖”為基礎(chǔ)，集成綜合調(diào)度、安全管理、生產(chǎn)技術(shù)等13個(gè)專業(yè)應(yīng)用，實(shí)時(shí)采集安全監(jiān)控、人員定位、生產(chǎn)輔助自動(dòng)化系統(tǒng)等7類子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了該公司以圖管礦、預(yù)測(cè)預(yù)警、集中管控的目標(biāo)。

2020年，陜北礦業(yè)公司搭建了產(chǎn)、供、銷三張網(wǎng)絡(luò)和煤炭產(chǎn)供銷全過(guò)程財(cái)務(wù)實(shí)時(shí)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了制造、供應(yīng)、銷售等信息的數(shù)據(jù)一體化集成，為該公司經(jīng)營(yíng)管理決策提供了科學(xué)依據(jù)。

建成14個(gè)智能化綜采工作面

2012年，紅柳林煤礦與北京天瑪公司聯(lián)合攻關(guān)完成了綜采成套裝備智能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制自動(dòng)化割煤，建成國(guó)內(nèi)首個(gè)7米大采高的智能化綜采工作面。在建成全國(guó)第一個(gè)中厚煤層智能化綜采工作面之后，該礦先后建設(shè)了5個(gè)智能化綜采工作面，自動(dòng)割煤率達(dá)到100%，實(shí)現(xiàn)井下無(wú)人化開(kāi)采。

在智能化采煤上，陜北礦業(yè)公司建設(shè)完成了14個(gè)智能化綜采工作面，工作面平均作業(yè)人員減至7人，煤機(jī)自動(dòng)化割煤速度平均達(dá)7米/分鐘，自動(dòng)化開(kāi)機(jī)率平均保持在90%以上。2019年，該公司所有智能化工作面累計(jì)采煤2580萬(wàn)噸，回采率達(dá)到98%。

在智能化掘進(jìn)上，陜北礦業(yè)公司與王國(guó)法院士團(tuán)隊(duì)合作，在張家峁煤礦、紅柳林煤礦、檸條塔煤礦、孫家岔龍華煤礦分別建設(shè)了一個(gè)全斷面掘錨一體化裝備快速掘進(jìn)工作面。

張家峁煤礦快速掘進(jìn)系統(tǒng)采用“掘錨一體機(jī)+錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組+長(zhǎng)跨距轉(zhuǎn)載機(jī)組”的方案，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控掘錨一體機(jī)與錨桿鉆機(jī)協(xié)同作業(yè)、可視化集中控制膠帶運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載點(diǎn)無(wú)人值守等，單日進(jìn)尺最高達(dá)120米。

在生產(chǎn)輔助智能化上，陜北礦業(yè)公司采用信息化技術(shù)手段管理井下運(yùn)行的無(wú)軌膠輪車(chē)，具備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速、精確定位以及無(wú)線通訊等功能。張家峁煤礦正在建設(shè)基于智能終端設(shè)備的井下網(wǎng)絡(luò)約車(chē)和智能調(diào)度派車(chē)系統(tǒng)。

在安全管理智能化上，陜北礦業(yè)公司建立了一個(gè)涵蓋公司及各礦井的雙重預(yù)防機(jī)制信息化管理平臺(tái)，將24類風(fēng)險(xiǎn)劃分為4種狀態(tài)，再采用7種針對(duì)性措施進(jìn)行預(yù)防與管控，結(jié)合安全監(jiān)控、人員定位系統(tǒng)，向信息化終端智能推送各風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)防措施，形成公司和礦井2個(gè)層面的雙重預(yù)防信息“一張圖”。

在洗選銷售智能化上，張家峁煤礦選煤廠于2017年進(jìn)行智能化升級(jí)改造，建成了可提供8類定制化產(chǎn)品的配煤集控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)、管、控一體化，塊煤入洗率達(dá)100%，原煤入洗率達(dá)50%以上。這是國(guó)內(nèi)首個(gè)采用3D技術(shù)可視化數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的洗煤廠，也是國(guó)內(nèi)第一個(gè)多系統(tǒng)整合集中管理的智能化選煤廠。該項(xiàng)目榮獲“2017中國(guó)能源企業(yè)信息化管理創(chuàng)新獎(jiǎng)”。

描繪智慧礦山的藍(lán)圖

2019年12月23日，張家峁煤礦成功布置首批5G基站并進(jìn)行應(yīng)用組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，成為陜北首家應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)的煤礦，并在礦區(qū)投入使用了無(wú)人駕駛清掃車(chē)。

2020年6月21日，國(guó)內(nèi)第一次智慧煤礦關(guān)鍵成果運(yùn)行及展示所涉及子系統(tǒng)配套會(huì)召開(kāi)。這就是張家峁智慧煤礦現(xiàn)場(chǎng)會(huì)關(guān)鍵成果運(yùn)行及展示所涉及子系統(tǒng)配套會(huì)。

張家峁智慧煤礦建設(shè)由王國(guó)法院士團(tuán)隊(duì)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)與規(guī)劃，計(jì)劃利用三年時(shí)間（2019年至2021年），建成1個(gè)綜合管控平臺(tái)、全面感知網(wǎng)絡(luò)等3項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施、自主智能生產(chǎn)等8大智能化應(yīng)用場(chǎng)景，共計(jì)49項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容，涉及多個(gè)智能化子系統(tǒng)，總投資4.2億元。該項(xiàng)目完成后，礦井所有系統(tǒng)智能化作業(yè)占比達(dá)80%以上。

張家峁煤礦智能化主要體現(xiàn)在8個(gè)方面：一是構(gòu)建了信息化管控模式；二是搭建了總控分控自動(dòng)化系統(tǒng)；三是打造了一體化網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)和私有云數(shù)據(jù)中心；四是建成了經(jīng)營(yíng)管理一體化智能管控平臺(tái)；五是打造了地質(zhì)可視化及礦井“一張圖”協(xié)同管理系統(tǒng)；六是升級(jí)改造洗煤廠，實(shí)現(xiàn)了智能化洗煤；七是開(kāi)發(fā)了地銷智能裝車(chē)系統(tǒng)；八是率先建成基于安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的多系統(tǒng)融合新模式。

張家峁煤礦實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化開(kāi)采、遙控化生產(chǎn)和精細(xì)化管理。一是建成了四維空間信息服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)“看得見(jiàn)、管得了”的管理目標(biāo)。二是建成了薄煤層智能化綜采面系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了綠色、高效、智能開(kāi)采。三是建成了礦井智能通風(fēng)綜合管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了礦井通風(fēng)時(shí)刻處于安全、高效狀態(tài)。四是建成了礦井水資源智能綜合管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了安全、高效、全程自動(dòng)化操作。五是洗煤廠實(shí)現(xiàn)了智能化洗煤，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。六是建成了全煤流智能運(yùn)輸系統(tǒng)，運(yùn)用科技手段，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化智能操作。七是建成了智能化礦山5G網(wǎng)絡(luò)，全面覆蓋生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、發(fā)展、黨建等領(lǐng)域。八是引進(jìn)了機(jī)器人項(xiàng)目，分為回風(fēng)巷道巡檢機(jī)器人和變電房巡檢機(jī)器人。九是引進(jìn)了無(wú)人駕駛運(yùn)輸設(shè)備，完成地面與井下巷道內(nèi)特定區(qū)域的自動(dòng)駕駛作業(yè)。

降低成本，創(chuàng)造更高的效益

在企業(yè)這個(gè)層次，兩化深度融合有三個(gè)目標(biāo)：一是企業(yè)提升自己的創(chuàng)新能力；二是提升效率，降低成本；三是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、低碳化、綠色化。

智能化的目標(biāo)是創(chuàng)造價(jià)值，不是為了智能化而智能化。創(chuàng)造價(jià)值意味著更低的成本、更高的效率和效益。而創(chuàng)造價(jià)值的空間往往在管理領(lǐng)域。因此，陜北礦業(yè)公司要基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)管理和控制的融合、人與機(jī)器關(guān)系的重構(gòu)。

張家峁煤礦采用智能化成本管控，通過(guò)井上、井下作業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程細(xì)化預(yù)算，使原煤成本逐年遞減，由最初高位的162.91元/噸逐漸降低，目前穩(wěn)定在120元/噸左右。

張家峁煤礦智能化選煤廠投入運(yùn)行后，藥劑消耗量較改造前降低11.6%，膠帶輸送機(jī)調(diào)速控制平均節(jié)電率較改造前提高20%，開(kāi)機(jī)率提高至96.5%，單班減少綜合用工16人，每年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)2350萬(wàn)元。

韓家灣煤礦建成的全國(guó)首個(gè)中厚煤層“110工法+智能化”綜采工作面，可多回收煤炭資源800萬(wàn)噸，延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限2年。2020年3月，該綜采工作面開(kāi)始試采，日推進(jìn)最高達(dá)15米；相比傳統(tǒng)掘進(jìn)工藝，月減少掘進(jìn)費(fèi)用235萬(wàn)元，多回收煤柱約8萬(wàn)噸，增收經(jīng)濟(jì)效益約2400萬(wàn)元；每年可節(jié)約人工成本約950萬(wàn)元/面，生產(chǎn)效率提升30%以上。

同時(shí)，韓家灣煤礦智能化采面單班生產(chǎn)崗位作業(yè)人數(shù)由原來(lái)的19人減至6人；檢修維護(hù)人員由原來(lái)的12人減少至8人；巡檢員、安檢員由每班3人減少為1人。綜采工作任務(wù)調(diào)度員減少40%以上，技術(shù)專員和駐礦專家減少80%以上，庫(kù)管員減少30%以上，故障處置調(diào)度人員減少50%以上。